44、3D 虚拟环境的自动构建与多标准路径规划

3D 虚拟环境的自动构建与多标准路径规划

1. 引言

在虚拟环境中，对环境进行有效建模和路径规划至关重要。传统方法在处理复杂环境时存在一定局限性，而本文提出的方法旨在自动生成有意义的分层表示，以提高路径规划的质量和可信度。

2. 相关工作

2.1 路径规划与环境表示

在机器人领域，路径规划和环境表示是重要研究方向，主要有两种技术：
- 路线图方法 ：通过标准化路径集捕捉自由空间的连通性，但不明确建模障碍物边界。
- 单元分解方法 ：用单元集合表示自由空间，可分为近似和精确分解。其中，约束 Delaunay 三角剖分（CDT）在过去十年用于计算虚拟环境的精确单元分解，并进行了改进以识别瓶颈。

2.2 分层抽象与信息环境

基于约束 Delaunay 三角剖分，提出了环境拓扑的分层抽象技术，主要用于提高路径规划性能，但不依赖室内/室外位置等标准概念。为处理更复杂情况，引入了信息环境的概念，将数据结构与环境区域关联，用于建模城市和提供语义抽象。

3. 几何环境的空间分析

3.1 棱柱细分与低级拓扑

• 棱柱细分 ：用于分析 3D 环境结构，将输入数据库划分为 3D 三角形单元层，通过垂直 3D 棱柱表示环境。
• 低级拓扑图 ：基于棱柱细分，根据最小可导航高度、最大可导航坡度和最大可跨越高度等特征构建，节点为可导航的 3D 三角形单元，边表示单元间的可